【《汽车用小型千斤顶的设计计算过程案例》4000字】

汽车用小型千斤顶的设计计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u208291绪论 2141222汽车用小型千斤顶的总体方案设计 3125602.1对千斤顶的基本要求 316422.2千斤顶的顶升方式确定 3118832.3千斤顶的工作原理 4109212.4千斤顶的结构 5214743汽车用小型千斤顶的设计计算 7200453.1负载分析计算 7197053.1.1液压缸的负载分析计算 7221733.1.2初选系统工作压力 831334表3_1负载与工作压力 861063.2液压缸的内径尺寸和活塞杆直径的尺寸的确定 810933.2.1液压缸的内径尺寸的计算 848973.2.2活塞杆直径的稳定性的校核 9171243.3液压缸的壁厚及外径 1121644液压缸的外径D1' 12232773.4液压缸的其余参数尺寸 13315303.4.1最小导向长度的确定 1340993.4.2液压缸的推力和流量计算 134413.4.3液压缸无杆腔有效面积 14104993.5大活塞杆的强度校核 151绪论21世纪的现在，世界都在飞速发展着，不管是经济方面、科学方面还是医学等其它方面都在朝着更先进更智能的方向研究探索着。中国从一个比较落后的状态不断追赶着国际步伐，紧跟着世界的潮流。这些都是人们不断努力和乐于研究带来的变化。在平时的工作生活中，偶尔会遇到一些比较麻烦的情况，比如在施工时要将一些特别沉重的物体搬走或者半路抛锚的汽车需要被抬走，这种情况下假如没有专门的起吊设备，而仅仅依靠工人们的劳动力也是无法实现的。然而在这种情况下，千斤顶就能轻松地帮助我们解决这个问题。千斤顶存在于我们生活中的各方各面，在各个行业，比如一些建筑工程、机械的运输和桥梁的搭建等大型工程方面都有着广泛的应用。所以千斤顶技术的发展速度对工程作业领域有直接的影响。经过对汽车用液压千斤顶的内部结构和工作原理进行分析，我们更加深入的了解了千斤顶，从而能够更加科学合理的将千斤顶应用于日常工作和生活中，优化改进汽车用千斤顶结构，可以使汽车千斤顶在日后生活中更便利。图1.1最常使用的汽车千斤顶2汽车用小型千斤顶的总体方案设计2.1对千斤顶的基本要求作为车载千斤顶，首先它的体积不能太大，因为千斤顶是放置在车上的，一般会把它放在车的后备箱的网兜中或者是放到车后备箱下部与备胎放在一起。所以它的体积必须要小，否则会占用过多的汽车空间。第二点就是千斤顶的操作必须要非常的简便，因为作为普通驾驶员来说，他往往不具备专业的起重机械的操作知识，而千斤顶它也算作小型的起重设备。所以千斤顶的操作必须要十分的简单，即使让没有经过任何培训的人也要能够快速的掌握。第三千斤顶必须要性能稳定、举升可靠。作为车载千斤顶来说，一般正常情况下肯定是用不到的，往往在汽车出现紧急情况，比如爆胎或者需要更换轮胎时才会使用。当出现这些比较紧急的情况时，操作者往往希望千斤顶能稳定的将汽车举升起来，快速的将轮胎更换下来，而不希望在举升过程中再发生意外和差距，因此千斤顶必须要性能稳定，举升可靠。2.2千斤顶的顶升方式确定千斤顶有很多种，但是用于汽车上随车携带的一般就两种形式，一种是小型液压千斤顶，另外一种是螺旋式千斤顶。螺旋式千斤顶的结构简单，体积较小，但螺旋式千斤顶使用起来比较费力。它需要不断地旋动摇杆，举升过程比较缓慢，并且需要操作者有一定的力气，这对于女司机来说就不太方便。而液压千斤顶的操作相对于螺旋式千斤顶来说要简单很多，并且非常省力，利用液压可以比较方便实现千斤顶的顶升。那为什么不使用更为环保的气动方式顶升呢？通常情况下，相当一部分的机械使用气压传动就不会再选用液压传动。气压传动与液压传动使用场合和各自的特点都有比较大的区别。气压传动是通过压缩空气来提供动力，而液压传动则通过高压液压油来提供动力。两者相比气压清洁环保，即使泄露也对空气没有影响。但作为起重装置来说气动并不合适，因为空气压缩比较大，而且利用空气举升容易出现颤动的情况。所以千斤顶选用液压力进行举升是最合适的。2.3千斤顶的工作原理千斤顶的工作原理如图2_1所示。储油腔和大柱塞组合在一起形成千斤顶举升液压缸。泵、小柱塞、吸入口和排出开口组成手动液压泵。液压系统的工作原理就是帕斯卡原理，即大小两个活塞面积的比值与其压力比相同。摇动操纵手柄而施加到小活塞上的力，传递到大活塞上时会根据面积之比成倍增大。当摇动操作手柄将其向上提起时，小柱塞向上运动，其下面容腔内容积变大，呈现部分真空状态，这是吸入口处于打开状态，通过油管从储油腔中将液压油吸到液压泵中；向下压动操作手柄，小柱塞开始向下运动，小柱塞下端的油腔内压力变大，吸入口关闭，排出开口打开，液压油经过出油管进入举升油缸的下腔，就使得大柱塞向上运动，从而重物被大柱塞顶升。再一次向上提起操作手柄时，排出开口就会自动关闭，从而使液压油无法倒流回液压泵，确保了重物不会自己落回。通过往复的的上下摇动操作手柄，就可以持续地将液压油挤入举升油缸的下端容腔内，使重物慢慢地上升。当打开回油阀（即复位螺栓）时，举升缸下端容腔内的高压液压油就流回储油腔，重物与大柱塞就开始下降。图2.1千斤顶的工作原理图2.4千斤顶的结构经过上述对千斤顶工作原理的分析，基本上已经能够确定千斤顶的结构组成：千斤顶的底座、柱塞、柱塞缸体、柱塞泵、操作手柄、油箱、控制元件等。这些共同构成了汽车用千斤顶的主体结构，图2_2为本设计液压千斤顶的基本结构。图2.1千斤顶主要结构3汽车用小型千斤顶的设计计算3.1负载分析计算3.1.1液压缸的负载分析计算（1)工作负载由公式（3-1）可得： Fg=M⋅g其中：Fg——工作时所能承受的载荷（N）；M——物体的重量（KG），此处；g——物体的重力加速度（Nm2(2)导轨摩擦负载F平导轨的摩擦载荷为： Ff=μMG 其中：G——物体所受的重力（N）；μ——摩擦因数，取。(3)惯性载荷Fa惯性负载为：Fa其中：Δv速度变化量（m⋅s−1）此处设杆上升时的速度为Δt起动或制动时间（s）。（4)外载荷F将数值分别代入式（3_1）、式（3_2）、式（3_3）：FFF外载荷为上述三者之和，则：F此处安全系数取值为Φ=1.38,得F=Φ⋅3.1.2初选系统工作压力表3_1负载与工作压力负载<55~1010~2020~3030~50>50工作压力<0.8~11.5~22.5~33~44~5≥5在液压缸的工作负载分析计算中得出了工作负载F的值为50.05KN。查表可知，F的值在大于50000N区间内，因此我们选择液压系统的工作压力为。3.2液压缸的内径尺寸和活塞杆直径的尺寸的确定3.2.1液压缸的内径尺寸的计算液压缸内径尺寸的计算公式为：D1=4Fπp 其中：D1F——工作时能承受的力(N)；P——工作时所承受的压力(MPa)。代入式（3_4）得：D根据液压缸的内径尺寸系列（见表3_2）可知：液压缸内径可取值为标准系列直径D1表3_2液压缸内径尺寸系列（GB2348-80）810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630液压缸的活塞杆的直径d1(3_5)已知,代入式（3_5）得： 查表3_3得，活塞杆直径可取d表3_3活塞杆直径系列（GB2348-80）4568101214161820222528323640455056637080901001101251401601802002202502803203604003.2.2活塞杆直径的稳定性的校核活塞杆的柔度计算公式为：λ1其中：——长度系数，此处取；.l1——大活塞杆总长度（mm），取值为；i1——杆的截面半径，圆的形截面半径为i已知代入式（3_6）可得：λ查表3_4可得。由此可知，属于大柔度杆。表3_4直线公式的系数a,b及其柔度λp和材料abλλA3钢25钢

（3041.121005735钢

（4612.5681006045钢55钢

（5783.74410060铸铁332.21.45480-松木28.70.1911040杆的临界载荷的计算公式为：Pcr其中：PcrE——材料弹性模量（GPa）,此处选择45号钢，E=200GPa；I——截面惯性矩（m4(3_8)已知d1I=已知，ϕ1=2，代入式(3_7)得：P按压缩强度进行计算：σ因此，活塞杆直径取值为可以满足活塞杆的强度要求.3.3液压缸的壁厚及外径根据公式可知：δ≥P其中：δ1D1Py——试验压力（MPa）；工作压力P≤16MPa时，Py=1.5p；工作压力P≥16MPaσ——许用压力（MPa）；许用压力计算公式为(3_10)其中：σb——抗拉强度（MPa），σn——安全系数，n一般取3~5，通常取n=5；代入式(3_10)得，当工作压力P小于等于时，试验压力；若工作压力大于等于，则试验压力；已知系统的工作压力为，所以，应取值为代入式（3_9）得，δ≥故液压缸壁厚δ=4mm。液压缸的外径D1'液压缸外径的计算公式为：D1经过上述计算已知，代入式（3_11）得D1图3.1液压缸的缸体结构3.4液压缸的其余参数尺寸3.4.1最小导向长度的确定液压缸最小导向长度的计算公式为：H≥L其中：H——导向长度（mm）；L——液压缸的最大行程（mm)；D——液压缸内径(mm)。当液压缸内径时，导向面的长度；若液压缸内径大于，则导向面的长度；活塞宽度已知，代入式（3-12）可得：H≥；所以取活塞宽度B=40mm,导向面长度A=40mm。3.4.2液压缸的推力和流量计算（1）单杆活塞式液压缸外伸时的推力液压缸推力的计算公式为：(3_13)其中：A1——活塞的工作面积（m2），代入式(3_13)，得：F（2）单杆活塞式液压缸的流量根据式(3_13)计算出实际工作流量，液压缸流量的计算公式为：Q=AV(3_14)其中：Q——实际的工作流量LminA——有效工作面积mV——工作速度，mmin，取V=0.5代入式(3_14)，得：Q=AV=3.4